Курсовая работа на тему:
«Радиосеть передачи данных»
Часть 1
Выполнил: студент гр.4110
Скворцов Сергей
Задание
курсового проекта состоит в проектировании радиосети предназначенной для
передачи оперативных данных с подвижных или неподвижных объектов на один из
терминалов, являющимся командным узлом радиосети. Каждый объект сети, кроме
командного узла, оснащается аудио и фото оборудованием. Информация с этого
оборудования может быть запрошена командным узлом радиосети и доставлена по
наиболее подходящему маршруту.
Исходные
данные к проекту:
Максимальное
количество активных узлов в сети: 45
Радиус
зоны обслуживания: 600м (PR=90% покрытие на границе обслуживания)
Максимальная
скорость передачи данных: 0.3 Мбит/с
Тип
местности: городская застройка
Вероятность
ошибки на бит, не более Pb: 10-6
Мощность
излучения подвижной станции Ризл : < 0,07 Вт
Диапазон частот, вид модуляции выбирается
самостоятельно
1.1. Интерпретация
назначения сети в виде произвольного прикладного решения в контексте заданной
темы. Пояснение предоставляемых сетью услуг пользователю; характеристика
управляемых объектов.
Исходя из
условий курсового проекта, наиболее логично подойдет система типа Ad-Hoc(IBSS) (рис.1). Сеть Ad-Hoc-динамически изменяющаяся сеть
произвольной топологии, состоящей из беспроводных терминалов(Т). Основным
преимуществам Ad-Hoc является быстрая и дешевая
установка(развертывание) сетей. К недостаткам можно отнести – возможность
перехвата данных, зависимость от рельефа местности и сложность алгоритмов
маршрутизации.
Рис.1 Архитектура сети
В нашем
случае, каждый терминал радиосети является маршрутизатором для передачи
сообщений с других терминалов на командный узел(КУ) радиосети. Cледовательно, Т-источник сообщений,
а КУ-получатель.
Задачи, выполняемые сетью:
1)
проверка состояния (мониторинг канала связи);
2)
ретрансляция
непредназначенных терминалу сообщений другим терминалам сети (выполняется в
соответствии с алгоритмом маршрутизации на основании таблицы доступных
маршрутов)
3)
предоставление информации пользователю через
командный узел по требованию;
4)
обеспечение
свободного входа и выхода абонентов из структуры сети (без потери качества
связи в сети);
5)
Уведомление
участников сети о появлении нового сетевого объекта
6)
обеспечение
связи между терминалами в условиях городской застройки (достаточное количество
терминалов и качество их работы).
Рассмотрим
элементы сети:
Терминал:
Функции, выполняемые терминалом:
1)
мониторинг
канала связи (происходит без участия оператора)
2)
прием,
обработка и выполнение команд, полученных от КУ
3)
отправка
координат на КУ
4)
Ретрансляция
сообщений между терминалами
Приведем
функциональную схему терминала(рис.2)
Рис.2
Функциональная схема терминала
Состав:
1)
радиомодуль
(приём/отправка сигнала с заданной точностью и скоростью);
2)
устройство
управления терминалом (выполнение протоколов взаимодействия с другими
терминалами и организация работы внутри терминала);
3)
информационная
система (Структурированное хранилище данных для сохранения п остоянных и
оперативных сведений системы);
4)
драйвера
переферейных устройств (ПО для подключения и нормальной работы переферийных
устройств);
5)
переферийные
устройства (ПК или аудио-,фотооборудование,GPS-трекер и т.д.)
Исходя из
представленных ранее функций терминала и задач сети, нужно сформировать
диаграмму состояний терминала (рис.3)
Рис.3
Диаграмма состояний терминала
Состояния
терминала:
1)
Сон
(прослушивание канала)
2)
Синхронизация
(установка единой шкалы времени)
3)
Установка
маршрутов соединения:
а)
Аутентификация и идентификация передающего терминала
б)
Дополнение таблицы маршрутизации своим идентификатором
в)
Передача широковещательного сообщения следующему терминалу
Командный узел:
В
командном узле происходит преобразование команд от оператора КУ, вводимых с
помощью программного обеспечения, иными словами отправка служебных сообщений
терминалам. Также, помимо служебных, КУ передает широковещательные сообщения и
звуковые сообщения. Для звуковых сообщений КУ синхронизирует все терминалы по
единой шкале времени, чтобы свести к минимуму задержки.
Функции
командного узла:
1)
Синхронизация
всех терминалов c
терминалом при КУ (единая
шкала времени)
2)
Предоставление
принятых данных оператору
3)
Предоставление
услуг качественной ретрансляции сообщений во внешнюю сеть или другим терминалам
сети
4)
Мониторинг
сети (т.е. координаты терминалов)
5)
Контроль
качества радиосоединений
6)
Управление
канальным ресурсом
7)
инициация
заполнения таблиц
маршрутизации
Функции
оператора КУ:
1)
выбор
терминала, с которого будет осуществлена передача информации
2)
контроль,
за географическим положением терминалов
3)
принятие
решений об обновлении таблиц маршрутизации в ручном режиме
Рис. 4 Виды поддержки командного узла сети
1.2. Обоснование
предполагаемой архитектуры сети в виде пояснения схемы взаимодействия "
пользователь - радиосеть - объекты наблюдения", выделение ключевых звеньев
доставки сообщений. Пояснение характера двунаправленного информационного потока
сообщений пользователя. Формулирование цели и задач расчета
Чтобы наглядно показать пояснение схемы взаимодействия «пользователь-радиосеть-объекты наблюдения», воспользуемся (рис.5
Рис.5 Иерархическая схема радиосети
Взаимодействие можно представить в виде цикла операций: оператор через ПО компьютера выбирает информацию, которую ему необходимо получить от объекта наблюдения (аудио или фото), организация радиосети с помощью команд управления промежуточными терминалами, передача команды на нужный терминал, он обрабатывает полученную команду и передает обратно требуемые от него оператором данные (получение информации с помощью периферийных устройств на нужном терминале). Для запроса информации оператором КУ, в любой момент времени, от другого пользователя(терминала) текущий сеанс связи останавливается, т.е. оператором генерируется сообщение с определенной командой и отправляется всем участвующим терминалам сети. (подается команда о его завершении на все участвующие станции) и формируется новая цепочка терминалов, которая потребуется для формирования канала связи с требуемым пользователем.
Для выполнения всех функций сети в полном объеме потребуются: служебные, широковещательные сообщения, а также сообщения с данными от объектов.
Широковещательные сообщения (сообщения поиска), формируется и рассылаются в начале работы системы. За счет них проводится опрос абонентских терминалов и заполнение таблицы маршрутизации. Заполнение таблицы маршрутизации начинается от команды оператора КУ, которая приходит на терминал при КУ и начинается поиск нужного терминала, если нужный терминал не найден, то сообщение будет ретранслироваться дальше на другие терминалы. При этом при передаче сообщения поиска в таблицу маршрутизации терминалов, ретранслирующих сообщение поиска, записываются маршруты до предыдущих терминалов. Когда нужный терминал найден с него поступает ответ обратно на КУ.
Служебные сообщения генерируются из команд оператора в КУ, терминал абонента сети не может генерировать служебные сообщения, а лишь принимать их. То есть в нашем случае КУ-ведущее устройство, а терминал абонента сети-ведомым. В этих сообщения будет содержать запрос на передачу аудио и фото информации от нужного терминала и запросы на получение данных о терминале. Цикл служебного сообщения: поступление команды от оператора КУ, определение в него адреса сообщения и номера команды, преобразование в нужный сигнал, передача(ретрансляция) по терминалам в текущем канале связи, прием его на оконечном терминале, обработка в информационной системе.
Сообщения с данными от объекта. Жизненный цикл»: запрос от оператора, команда от устройства управления терминалом, включение источника информации, формирование сообщений с данными (сообщения с аудио/фото информацией) от объекта.
Формулирование цели и задач расчета:
- Проработка функционального состава сетевого терминала
-
автонастройка топологии сети терминалов, оперативный контроль доступности узлов
- динамическая
прокладка маршрута доставки запрошенных данных
- Характеристика
информационного трафика в прямом и обратном направлениях передачи
- Обоснование
иерархической модели сети
- Стратегии
поведения терминалов и выделенных узлов в радиосети
- Анализ
возможных решений по обеспечению энергосбережения
- Разработка
протокола передачи сообщений канального уровня
- Задачи
служб канального уровня, характеристика видов сообщений
- Обоснование
способа реализации физических каналов связи
- Выделение
типов и характеристика логических каналов (ЛКС) L2 уровня
-Пояснение
назначения и размерности полей сообщений канального уровня
- Расчет
пропускной способности ЛКС в обоих направлениях
- Проработка
задач физического уровня. Решение вопросов, связанных с обеспечением
синхронизации сетевых устройств на физическом уровне и тд.
1.3. Краткая характеристика
интерфейса пользователя.
интерфейс
пользователя – это совокупность средств и методов, при помощи которых
пользователь взаимодействует с устройством.
Рис. 6
интерфейс пользователя
На экране
пользователю отображается контакт оператора КУ, информация о поступающем
запросе в виде сообщения, уровень сигнала в настоящий момент, уровень заряда
устройства,а также время синхронизированное с терминалом при КУ. Ввод/вывод
голосовой информации осуществляется с помощью микрофона и динамика. Ввод/вывод
фотографии осуществляется с помощью фотокамеры.
Список
литературы:
1)
Бакке
А.В. , лекции по курсу “системы и сети
связи с подвижными объектами”
2)
http://omoled.ru/publications/view/802